Résumé

Les amas de galaxies constituent de puissants outils d’étude cosmologique, permettant de retracer la composition en matière et la structure à grande échelle de l’Univers. Observés sur l’ensemble du spectre électromagnétique, ils sont principalement constitués de matière noire, ainsi que de baryons présents sous forme de gaz chaud et de galaxies. Les relevés récents et à venir (Planck, eROSITA, Euclid, LSST) fournissent de vastes échantillons d’amas, permettant ainsi une cosmologie de précision. Cependant, les contraintes cosmologiques sont actuellement limitées par les incertitudes liées aux relations d’échelle entre la masse et les grandeurs observables, ce qui nécessite d’améliorer la modélisation grâce à des observations multi-longueurs d’onde et à des simulations. Nous proposons un atelier de deux jours visant à rassembler la communauté française des chercheurs spécialisés dans les amas de galaxies afin de partager des résultats, de discuter des méthodologies et de favoriser les collaborations. Une attention particulière sera accordée à la participation des étudiants et des chercheurs postdoctoraux.

Justification scientifique

Les amas de galaxies constituent de puissants outils d’étude cosmologique : ils permettent de retracer la composition de l’Univers en matière et fournissent des informations sur son état d’expansion ainsi que sur la concentration de la matière dans l’Univers. Composés principalement de matière noire, ainsi que de baryons présents sous forme de gaz chaud et de galaxies, les amas sont observables sur l’ensemble du spectre électromagnétique. Des relevés récents ont permis de dresser des catalogues répertoriant des centaines, voire des milliers d’amas (par exemple PLANCK, DES, SPT, eROSITA), et les expériences en cours et à venir fourniront bientôt des milliers d’amas sur une large plage de décalages vers le rouge (par exemple Euclid et LSST), marquant ainsi le passage à une cosmologie des amas de haute précision.

Les grandeurs observables des amas — telles que le nombre d’amas, la concentration, la fraction de gaz et le profil de masse — dépendent de manière déterminante de la masse et du décalage vers le rouge des amas, qui doivent être déduits à partir d’indicateurs de masse dépendant de la longueur d’onde. Bien que les amas permettent d’imposer des contraintes cosmologiques rigoureuses, les incertitudes liées aux relations d’échelle entre la masse et les grandeurs observables restent la principale limite. Il est donc essentiel d’améliorer la compréhension de la physique des amas grâce à des observations multi-longueurs d’onde et à des simulations hydrodynamiques afin de maîtriser les systématiques et d’affiner les analyses cosmologiques.

Pour parvenir à une cosmologie précise des amas, il faut un effort coordonné alliant analyse des données et simulations, ce qui tombe particulièrement à point nommé compte tenu de la richesse des données actuelles et de l’avènement des expériences de phase IV. La forte implication de la communauté française spécialisée dans les amas de galaxies au sein de grandes collaborations internationales offre une occasion précieuse de consolider et de renforcer cette expertise au niveau national.

Nous organisons un atelier de deux jours visant à rassembler la communauté française spécialisée dans les amas de galaxies afin de présenter les contributions en cours aux grands programmes d’observation et d’échanger sur les divers aspects scientifiques et méthodologiques de la recherche sur les amas de galaxies menés par différents groupes. Cette rencontre favorisera les discussions, la coordination et la mise en place de nouvelles collaborations au sein de la communauté, renforçant ainsi sa cohésion nationale et sa visibilité internationale.

L’un des principaux objectifs de cet atelier est d’impliquer activement les chercheurs en début de carrière. Les étudiants et les post-doctorants seront tout particulièrement encouragés à présenter leurs travaux, ce qui leur permettra de gagner en visibilité, de bénéficier de retours d’expérience et de nouer des contacts.

Programme préliminaire

– Observations de grappes de galaxies en rayons X (CHEXMATE) – G. Pratt, M. Pierre
– Grappes SZ (programmes SPT, ACT et NIKA2) – J.P. Melin, F. Mayet, E. Pointecouteau
– Simulations de grappes de galaxies – A. Le Brun, F. Tornatore, Y. Dubois
– Lentille gravitationnelle par cisaillement – S. Pires, S. Farrens
– Amas à forte lentille gravitationnelle – M. Limousin, E. Jullo, A. Niemec
– Cosmologie des amas (préparation du LSST) – C. Combet